«Электрические токи»

(земные токи). — B природе наблюдаются Э. токи двух родов. Э. токи воздуха и Э. земные токи. Теоретически существование первых допускалось уже давно на основании исследования распре деления земного магнетизма, но опытным путем их удалось наблюдать впервые Лемстрему (Lemström) в 1882 г. при помощи предложенных им приборов с остриям (см. Лемстрем и Полярные сияния). Наиболее распространенная в настоящее время теория атмосферного электричества — теория ионизации атмосфер (см. Электричество атмосферное) не только предусматривает существование электрических токов воздуха, но и дает им теоретическое объяснение. Ионизированный воздух является проводником электричества, при наличности разности потенциалов в двух точках может возникать ток, стремящийся уравнять эту разность потенциалов. Особую интенсивность Э. токи воздуха должны иметь в высоких слоях атмосферы, где воздух сильно разрежен, и здесь, вероятно, они обусловливают явление полярных сияний (теория Биркеланда). Лемстрем указывает, что Э. токи воздуха могут иметь также важное биологическое значение, способствуя обмену веществ в растениях и тем ускоряя их развитие. В полярных странах, где токи наиболее интенсивны, этот фактор должен иметь особенно большое значение. Опыты электрокультуры Лемстрема вполне подтверждают это положение. Э. земные токи, о которых говорилось в специальной статье (см.), могут быть или следствием индукции Э. токов воздуха, или же иметь вполне самостоятельные причины существования (термические, химические и т. д.). Из новейших работ по земным токам отметим: Bachmetjew, "Der gegenwärtige Stand der Frage über elektrische Erdströme", ("Записки Имп. акад. наук", VIII серия, т. XII, № 3), Weinstein, "Die Erdströme im deutschen Reichstelegraphengebiet und ihr Zusammenhang mit den erdmagnetischen Erscheinungen" (Брауншвейг, F. Vieweg und S., 1900).

В. Шипчинский.

в атмосфере, направленные движения заряженных частиц. В тропосфере и стратосфере Э. т. сводятся к токам конвекции i_k, создаваемым переносом объёмных электрических зарядов потоками воздуха или силой тяжести, токам проводимости i_п, вызванным электрическим полем атмосферы, и токам турбулентной диффузии i_т, возникающим за счёт градиента плотности объёмных зарядов и турбулентного перемешивания в атмосфере. В ионосфере Э. т. создаются также вторжением солнечных корпускул и движением ионосферной плазмы в магнитном поле. Токи конвекции определяют разделение зарядов; их плотность, равная произведению плотности объёмных зарядов на скорость перемещения последних, может существенно меняться во времени и отличаться в разных районах, испытывая периодические суточные и сезонные вариации. В зонах хорошей погоды у земной поверхности вертикальная составляющая j_k Электрические токи 10^-12a·m^-2, а горизонтальная j_kможет доходить до 10^-9 — 10^-8a·m^-2, внутри грозовых облаков вертикальная составляющая j_k ≤ 10^-6a·m^-2. Токи i_пи i_т ограничивают процесс разделения зарядов, вызванный токами конвекции. Плотность тока проводимости j_п равна произведению напряжённости поля Е на электропроводность атмосферы λ. В зонах хорошей погоды i_п= (1—3)·10^-12а·м^-2 (см. также Атмосферное электричество). Плотность тока j_тможет составлять заметную долю j_п. В стационарных условиях вплоть до значит, высот можно принять, что Э. т. в атмосфере по вертикали постоянен, т. е. j_k+j_п+j_т= const.

Временные вариации суммарного для всей Земли Э. т. в основном повторяют вариации j_k. Заметные токи возникают в атмосфере при коронировании заострённых предметов в сильном электрическом поле атмосферы, вызывая свечение, — т. н. Эльма огни. Значительные токи, доходящие до сотен тысяч ампер, возникают при разрядах молний (См. Молния).

Лит.: Чалмерс Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974; Имянитов И. М., Чубарина Е. В., Шварц Я. М., Электричество облаков, Л., 1971.

И. М. Имянитов.